[發(fā)明專利]基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法

有效

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• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104613906B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 王俊;柳長征;周建紅;葉德旭;譚良;全小龍;聶金華;黃童;李貴生
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會水文局
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權代理有限公司11253
• 代理人: 段秋玲

【技術領域】

本發(fā)明涉及水庫深水水深測量技術領域，尤其涉及一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法。

【背景技術】

水深測量主要采用單波束測深系統(tǒng)、多波束測深系統(tǒng)，主體部件均是測深儀，是一種主動聲納測量儀器。測深儀的測深原理是利用聲波在水體中傳播遇反射物體返回時間來測量聲波傳輸距離——水深。水深測量誤差主要來源于測深儀、測量環(huán)境、測量載體和定位系統(tǒng)。國內(nèi)外對水深測量影響因素研究和水深測量實踐表明：水體水溫、水體密度、床面組成及傾角等是影響水深測量的主要環(huán)境因子。內(nèi)陸江河湖泊水深測量時，水深較小時，這些因子對水深的影響也是很小的，但對于深水水域，其對測深精度的影響就上升到不可忽視的程度。

水庫蓄水后，水深明顯增加，深水條件下測船姿態(tài)和水溫躍層導致的水深誤差以及適用的聲速公式是測量人員面臨且必須解決的難題，有必要研究一種實用的庫區(qū)深水水深測量改正技術，應用于水庫水深測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法，消除內(nèi)陸水庫深水水域條件下，測船受測區(qū)水流、風浪等外界因素引起的測船姿態(tài)變化所導致的位置誤差、隨水深增大而增大的水深測量誤差，以及每年特定時期水庫水體的水溫分層對測深精度的影響，以確保水庫測深成果質(zhì)量。

一種基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法，所述基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法包括采用測船姿態(tài)改正方法及水溫躍層改正方法中的中至少一種對測量深度進行改正。所述測船姿態(tài)改正方法為：當測船的橫、縱搖大于測深儀的波束角時，水深改正量為式中，R為實測深度，為入射波束與垂直方向夾角，Heave為測量載體的垂蕩。所述水溫躍層改正方法為：將深度為D的水體分為n層，D_n＝D/2，深度改正值為：其中，c_i、d_i、T_i、t_i、s_i分別為對應每層的聲速、厚度、溫度、傳播時間、鹽度，C₀、c_n分別為測深儀發(fā)射的設計聲速、利用聲速。

在上述技術方案的基礎上，當測量條件允許的情況下，測量系統(tǒng)中加入姿態(tài)傳感器和聲速剖面儀，采用所述測船姿態(tài)改正方法與所述水溫躍層改正方法相結合來改正測量水深。

在上述技術方案的基礎上，所述基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法進一步包括優(yōu)選聲速公式改正方法，所述聲速公式改正方法使用C＝1449.2+4.6T-0.055T²+0.00029T³+(1.34-0.01T)(S-35)+0.016D來計算聲速，式中，T表示溫度，單位℃；S表示鹽度，單位‰；D表示深度，單位m。

在上述技術方案的基礎上，當測量條件允許的情況下，測量系統(tǒng)中加入姿態(tài)傳感器，采用所述測船姿態(tài)改正方法與所述優(yōu)選聲速公式方法相結合來改正測量水深。

在上述技術方案的基礎上，在所述測船姿態(tài)改正方法中，若測量過程中測船的動態(tài)吃水深度大于測深儀測量水深的深度誤差，則進行動態(tài)吃水深度改正。

在上述技術方案的基礎上，在測量過程中，根據(jù)不同的測量精度要求采用窄波束或甚窄波束和限制船速的方法降低船移效應產(chǎn)生的影響。

在上述技術方案的基礎上，所述測船采用大于5m的測船進行測量。

在上述技術方案的基礎上，所述測深儀安裝在所述測船船體的近中部船舷部分或距船首約1/2～1/3船長處。

本發(fā)明提供了一種能夠基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法，通過測船姿態(tài)改正，消除了精密水深測量系統(tǒng)中因測船姿態(tài)變化引起的誤差；通過聲速剖面儀測量聲速或水溫梯度、以深度加權模型改正聲速，消除水溫躍層帶來的水深誤差；從而，保證了水庫測深成果質(zhì)量和精度。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明的較佳實施例的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法的中船體橫搖對深度的影響示意圖。

圖2為本發(fā)明的較佳實施例的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法的中船體縱搖對深度的影響示意圖。

【具體實施方式】

為更好地理解本發(fā)明，以下將結合附圖和具體實例對發(fā)明進行詳細的說明。

本發(fā)明的基于聲線跟蹤的庫區(qū)深水水深測量方法從以下幾個方面進行改正，以消除誤差進而取得真實的深水水深數(shù)據(jù)：

(1)通過測船姿態(tài)改正、動態(tài)吃水改正和船移效應產(chǎn)生的誤差改正，消除了精密水深測量系統(tǒng)中因測船姿態(tài)變化引起的誤差；